TWI630467B - Pid控制裝置、pid控制方法以及pid控制程式 - Google Patents

Pid控制裝置、pid控制方法以及pid控制程式 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種縮短PID參數值偏離適當範圍的期間的技術。計測值獲取功能部對計測滾筒的感測器的感測信號進行處理，獲取滾筒的計測值。存儲部存儲滾筒的目標值、及PID參數。操作量計算功能部使用滾筒的計測值與滾筒的目標值的偏差、及PID參數，來算出操作量。第1輸出部及第2輸出部輸出操作量計算功能部所算出的操作量。若滾筒的計測值的變動幅度大於第1幅度，則第1更新功能部以第1更新處理來更新PID參數，若滾筒的計測值的變動幅度小於第2幅度，則第2更新功能部以第2更新處理來更新PID參數。

Description

PID控制裝置、PID控制方法以及PID控制程式
本發明涉及一種使用比例積分微分（Proportion Integral Derivative，PID）參數（parameter）來對溫度、壓力、速度等控制對象進行PID控制的技術。
以往，有使用PID參數來對溫度、壓力、速度等控制對象進行PID控制的裝置。此種裝置中，有具有自動設定PID控制中所用的PID參數的自動調諧（auto tuning）功能裝置。具有自動調諧功能的裝置在使用者（user）進行按下自動調諧鍵（auto tuning key）等特定操作時，執行與PID參數的自動設定相關的處理。基於所述自動調諧功能的PID參數的自動設定包括如下處理：使操作量以規定的圖形（pattern）變化，並檢測控制對象的變化圖形；以及基於在此檢測出的控制對象的變化圖形，來算出並設定（更新）PID參數。
而且，專利文獻1所記載的裝置為如下所述的結構：當在控制對象的回應波形中檢測出紊亂時，使用回應波形的振動週期及衰減率中的至少一個特徵量來更新PID參數。即，專利文獻1所記載的裝置是如下所述的結構：當因與控制對象相關的設備的周邊環境的變化、或設備自身的設定變更等，導致PID參數的值偏離適當範圍時，自動更新PID參數。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平5-108107號公報
但是，專利文獻1是以在控制對象的回應波形中檢測出紊亂為條件來進行PID參數的更新的結構。換言之，專利文獻1是若未在控制對象的回應波形中檢測出紊亂，便不進行PID參數的更新的結構。即，專利文獻1是以PID參數的值偏離適當範圍作為觸發（trigger）來開始PID參數的更新的結構。因此，專利文獻1中，PID參數的值偏離適當範圍的期間（從在控制對象的響應波形中檢測出紊亂開始，直至PID參數的更新完成為止的期間）變長。
若生產設備的溫度、壓力、速度等為控制對象，則在PID參數的值偏離適當範圍的期間無法生產良品。因此，隨著PID參數的值偏離適當範圍的期間變長，成品率降低。而且，因在PID參數的值偏離適當範圍的期間消耗的電力等，導致運行成本（running cost）增加。
本發明的目的在於提供一種實現PID參數的值偏離適當範圍的期間縮短的技術。
本發明的PID控制裝置為了達成所述目的而以下述方式構成。
在存儲部中，存儲有控制對象的目標值及PID參數。計測值獲取部對計測控制對象的感測器（sensor）的感測（sensing）信號進行處理，獲取控制對象的計測值。例如，若控制對象為溫度，則感測器為熱電偶或測溫電阻體等溫度感測器，溫度感測器的輸出為感測信號。操作量計算部使用控制對象的計測值與控制對象的目標值的偏差、及PID參數，來算出操作量。並且，輸出部輸出在操作量計算部中所算出的操作量。
而且，變動幅度檢測部檢測控制對象的計測值的變動幅度。並且，更新部根據變動幅度檢測部所檢測出的控制對象的計測值的變動幅度來更新PID參數。
根據所述結構，不論所述值是否偏離適當範圍，PID參數在當下時刻均被更新為更適當的值。因此，可抑制成為PID參數的值偏離適當範圍的狀況，並且即使成為PID參數的值偏離適當範圍的狀況，也能夠立即更新為適當範圍的值。即，實現PID參數的值偏離適當範圍的期間的縮短。
而且，更新部在變動幅度檢測部所檢測出的控制對象的計測值的變動幅度大於第1幅度時、或小於第2幅度時，更新PID參數。
當控制對象的計測值的變動幅度大於第1幅度時，PID參數的比例增益（gain）（P增益）為相對較大的值。相反地，當控制對象的計測值的變動幅度小於第2幅度時，PID參數的比例增益為相對較小的值。
因此，若控制對象的計測值的變動幅度大於第1幅度，則只要將PID參數的比例增益更新為比當下時刻的值小的值即可。而且，若控制對象的計測值的變動幅度小於第2幅度，則只要將PID參數的比例增益更新為比當下時刻的值大的值。由此，能夠將PID參數的比例增益更新為更適當的值。
另外，此時，也可設為下述結構：若控制對象的計測值的變動幅度介於第1幅度與第2幅度之間，則不進行PID參數的更新。而且，第1幅度與第2幅度也可設為相同的大小。
若PID控制裝置是通過PID控制來進行加熱冷卻控制的裝置，則操作量計算部可算出對加熱器的操作量、及對冷卻器的操作量。
進而，此時，也可設為下述結構：存儲部將用於算出對加熱器的操作量的加熱器用PID參數、及用於算出對冷卻器的操作量的冷卻器用PID參數，作為PID參數而予以存儲，更新部更新冷卻器用PID參數，不更新加熱器用PID參數。若如此那樣構成，則可抑制PID控制裝置本體的處理負載。
而且，若從輸出部輸出的對冷卻器的操作量為0，則推測為對加熱器的PID控制並不適當，因此可設為不對冷卻器用PID參數進行更新（僅更新加熱器用PID參數）的結構。而且，若從輸出部輸出的對加熱器的操作量為0，則推測為對冷卻器的PID控制並不適當，因此可設為不對加熱器用PID參數進行更新（僅更新冷卻器用PID參數）的結構。
根據本發明，可實現PID參數的值偏離適當範圍的期間的縮短。
以下，對本發明的實施方式即PID控制裝置進行說明。
圖1是表示本例的PID控制裝置的主要部分的結構的框圖。本例的PID控制裝置1是通過PID控制來控制擠出成形機11的滾筒（barrel）12的溫度。即，本例的PID控制裝置1的控制對象是擠出成形機11的滾筒12的溫度。感測器13對滾筒12的溫度進行感測。感測器13的感測信號（對滾筒12的溫度進行感測所得的感測信號）被輸入至PID控制裝置1。而且，加熱器14對滾筒12進行加熱，冷卻器15對滾筒12進行冷卻。PID控制裝置1對加熱器14輸入操作量，並且還對冷卻器15輸入操作量。加熱器14是根據從PID控制裝置1輸入的操作量，來對滾筒12進行加熱。冷卻器15根據從PID控制裝置1輸入的操作量，來對滾筒12進行冷卻。
另外，PID控制裝置1各別地算出對加熱器14的操作量、及對冷卻器15的操作量。
PID控制裝置1如圖1所示，具備控制部2、輸入部3、存儲部4、第1輸出部5及第2輸出部6。
控制部2控制PID控制裝置1本體各部的動作。控制部2包含硬體（hardware）中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、記憶體（memory）及其他電子電路。硬體CPU作為後述的各功能部發揮功能。對於控制部2所具有的各功能部的詳細將後述。控制部2相當於執行本發明的PID控制方法的電腦（computer）。而且，控制部2相當於執行本發明的PID控制程式的電腦。控制部2也可為將硬體CPU、記憶體及其他電子電路一體化的大型積體電路（Large Scale Integration，LSI）。
輸入部3，連接有感測器13，輸入對滾筒12的溫度進行感測的感測器13的感測信號。
存儲部4存儲有目標值、加熱器用PID參數、冷卻器用PID參數、第1變動幅度及第2變動幅度。目標值是控制對象即滾筒12的目標溫度。用戶在未圖示的操作部等中，進行對存儲部4設定目標值的輸入操作。
PID參數如公知那樣，包含比例增益（P增益）、積分增益（I增益）及微分增益（D增益）。本例的PID控制裝置1的結構既可為加熱器用PID參數與冷卻器用PID參數中的I增益及D增益共用，也可為不共用。加熱器用PID參數與冷卻器用PID參數中的P增益並不共用。
第1變動幅度是用於檢測滾筒12的溫度變動是否相對較大的參數。而且，第2變動幅度是用於檢測滾筒12的溫度變動是否相對較小的參數。第1變動幅度是比第2變動幅度大的值。第1變動幅度相當於本發明中所說的第1幅度，第2變動幅度相當於本發明中所說的第2幅度。
第1輸出部5對所連接的加熱器14輸出操作量。第2輸出部6對所連接的冷卻器15輸出操作量。第1輸出部5及第2輸出部6相當於本發明中所說的輸出部。
接下來，對控制部2的功能結構進行說明。控制部2具有計測值獲取功能部21、振盪檢測（hunting detection）功能部22、穩定狀態檢測功能部23、第1更新功能部24、第2更新功能部25及操作量計算功能部26。
計測值獲取功能部21對輸入至輸入部3的感測器13的感測信號進行處理，獲取控制對象即滾筒12的溫度。計測值獲取功能部21相當於本發明中所說的計測值獲取部。
振盪檢測功能部22檢測滾筒12的溫度是否為相對較大地變動的振盪狀態。振盪檢測功能部22以預定的狀態檢測週期（1週期為ft），來反復檢測是否為振盪狀態。若在狀態檢測週期中，計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最大值、與計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最小值的溫差大於存儲在存儲部4中的第1變動幅度，則振盪檢測功能部22檢測為振盪狀態。若在狀態檢測週期中，計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最大值、與計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最小值的溫差小於存儲在存儲部4中的第1變動幅度，則振盪檢測功能部22不檢測為振盪狀態。
另外，當在狀態檢測週期中，計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最大值、與計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最小值的溫差為存儲在存儲部4中的第1變動幅度時，振盪檢測功能部22既可為檢測為振盪狀態的結構，也可為不檢測為振盪狀態的結構。
穩定狀態檢測功能部23檢測滾筒12的溫度是否為幾乎不發生變動的穩定狀態。穩定狀態檢測功能部23以預定的狀態檢測週期，來反復檢測是否為穩定狀態。在狀態檢測週期中，若計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最大值、與計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最小值的溫差小於存儲在存儲部4中的第2變動幅度，則穩定狀態檢測功能部23檢測為穩定狀態。若在狀態檢測週期中，計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最大值、與計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最小值的溫差大於存儲在存儲部4中的第2變動幅度，則穩定狀態檢測功能部23不檢測為穩定狀態。
另外，當在狀態檢測週期中，計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最大值、與計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度的最小值的溫差為存儲在存儲部4中的第2變動幅度時，穩定狀態檢測功能部23既可為檢測為穩定狀態的結構，也可為不檢測為穩定狀態的結構。
本例中，如上所述，由於第1變動幅度大於第2變動幅度，因此當振盪檢測功能部22檢測為振盪狀態時，穩定狀態檢測功能部23不檢測為穩定狀態。而且，當穩定狀態檢測功能部23檢測為穩定狀態時，振盪檢測功能部22不檢測為振盪狀態。振盪檢測功能部22及穩定狀態檢測功能部23各自具有相當於本發明中所說的變動幅度檢測部的結構。
第1更新功能部24在振盪檢測功能部22檢測為振盪狀態時，對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新。換言之，若振盪檢測功能部22未檢測為振盪狀態，則第1更新功能部24不對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新。
另外，本例中，以第1更新功能部24不對存儲在存儲部4中的加熱器用PID參數進行更新的結構來進行說明，但也可為也對加熱器用PID參數進行更新的結構。
第2更新功能部25在穩定狀態檢測功能部23檢測為穩定狀態時，對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新。換言之，若穩定狀態檢測功能部23未檢測為穩定狀態，則第2更新功能部25不對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新。
另外，本例中，以第2更新功能部25不對存儲在存儲部4中的加熱器用PID參數進行更新的結構來進行說明，但也可為也對加熱器用PID參數進行更新的結構。
第1更新功能部24及第2更新功能部25相當於本發明中所說的更新部。而且，第1更新功能部24執行本發明中所說的第1更新處理，第2更新功能部25執行本發明中所說的第2更新處理。
操作量計算功能部26基於計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度、與存儲在存儲部4中的目標值的偏差，來算出對加熱器14的操作量、及對冷卻器15的操作量。操作量計算功能部26使用在此時刻（當下時刻）存儲在存儲部4中的加熱器用PID參數，來算出對加熱器14的操作量。而且，操作量計算功能部26使用在此時刻（當下時刻）存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數，來算出對冷卻器15的操作量。操作量計算功能部26相當於本發明中所說的操作量計算部。
第1輸出部5將操作量計算功能部26所算出的對加熱器14的操作量，輸出至所連接的加熱器14。第2輸出部6將操作量計算功能部26所算出的對冷卻器15的操作量，輸出至所連接的冷卻器15。
接下來，對本例的PID控制裝置1的動作進行說明。本例的PID控制裝置1平行地進行將控制對象即滾筒12的溫度控制為目標值的PID控制處理、及對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新的PID參數更新處理。
圖2是表示本例的PID控制裝置的PID控制處理的流程圖。PID控制裝置1獲取滾筒12的溫度（s1）。s1中，計測值獲取功能部21對輸入至輸入部3的感測器13的感測信號進行處理，由此來獲取滾筒12的溫度。
操作量計算功能部26算出在s1中獲取的滾筒12的溫度（計測值）、與存儲在存儲部4中的滾筒12的溫度的目標值的偏差（s2）。操作量計算功能部26使用在s2中算出的偏差、及在此時刻（當下時刻）存儲在存儲部4中的加熱器用PID參數，算出對加熱器14的操作量（s3）。而且，操作量計算功能部26使用在s2中算出的偏差、及在此時刻（當下時刻）存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數，算出對冷卻器15的操作量（s4）。對於與s3相關的處理和與s4相關的處理的順序，無論先進行哪個皆可，也可平行地進行。
PID控制裝置1中，第1輸出部5將在s3中算出的對加熱器14的操作量輸出至加熱器14，並且，第2輸出部6將在s4中算出的對冷卻器15的操作量輸出至冷卻器15（s5、s6）。加熱器14進行與從PID控制裝置1輸入的操作量相應的發熱控制，以對滾筒12進行加熱。而且，冷卻器15根據從PID控制裝置1輸入的操作量來進行冷卻水的流量控制，以對滾筒12進行冷卻。對於與s5相關的處理和與s6相關的處理的順序，無論先進行哪個皆可，也可平行地進行。
例如，若在s1中獲取的滾筒12的溫度比目標溫度高一定溫度以上，則PID控制裝置1將對加熱器14的操作量設為0（將加熱器14的發熱量設為0）。而且，若在s1中獲取的滾筒12的溫度比目標溫度低一定溫度以上，則PID控制裝置1將對冷卻器15的操作量設為0（將冷卻水的流量設為0）。而且，對於PID控制裝置1，若在s1中獲取的滾筒12的溫度、與目標溫度的偏差為一定溫度以內，則既可為將對加熱器14及冷卻器15的操作量均設為0的結構（既可為進行設定有所謂死區（dead band）的加熱冷卻控制的結構），也可為將對加熱器14及冷卻器15的操作量均不設為0的結構（也可為進行設定有所謂交迭（overlap）的加熱冷卻控制的結構）。
PID控制裝置1重複所述s1～s6的處理，直至成為PID控制的結束時機（timing）為止（s7）。PID控制的結束時機例如只要設為檢測到擠出成形機11的停止的時機即可。而且，PID控制裝置1只要設為使圖2所示的PID控制處理例如聯動于擠出成形機11的啟動而開始的結構即可。
圖3是表示本例的PID控制裝置的PID參數更新處理的流程圖。在PID控制裝置1中，振盪檢測功能部22及穩定狀態檢測功能部23收集滾筒12的溫度，直至狀態檢測時機到來為止（s11、s12）。如上所述，計測值獲取功能部21獲取滾筒12的溫度。振盪檢測功能部22及穩定狀態檢測功能部23收集計測值獲取功能部21所獲取的滾筒12的溫度。
狀態檢測時機是進行滾筒12的溫度是否為振盪狀態的檢測、及滾筒12的溫度是否為穩定狀態的檢測的時機。PID控制裝置1以狀態檢測週期來反復進行滾筒12的溫度是否為振盪狀態的檢測、及滾筒12的溫度是否為穩定狀態的檢測。此處，將狀態檢測週期設為ft來進行說明。
PID控制裝置1在s12中判定為狀態檢測時機時，振盪檢測功能部22檢測滾筒12的溫度是否為振盪狀態（s13）。振盪檢測功能部22獲取在此次（當前）的狀態檢測週期ft的期間內收集的滾筒12的溫度的最大值（Max）與最小值（Min）的溫差（Max-Min），以作為滾筒12的溫度的變動幅度（參照圖4）。所述圖4例示了在狀態檢測週期ft的期間所收集的滾筒12的溫度變化。圖4中所例示的狀態檢測週期ft為3個。若在此次（當前）的狀態檢測週期ft的期間內收集的滾筒12的溫度的變動幅度比存儲在存儲部4中的第1變動幅度大，則振盪檢測功能部22檢測出滾筒12的溫度為振盪狀態。
若振盪檢測功能部22未檢測出滾筒12的溫度為振盪狀態，則穩定狀態檢測功能部23檢測滾筒12的溫度是否為穩定狀態（s14）。與振盪檢測功能部22同樣地，穩定狀態檢測功能部23是獲取在此次的狀態檢測週期ft的期間內收集的滾筒12的溫度的最大值（Max）與最小值（Min）的溫差（Max-Min），以作為滾筒12的溫度的變動幅度。若在此次（當前）的狀態檢測週期ft的期間內收集的滾筒12的溫度的變動幅度比存儲在存儲部4中的第2變動幅度小，則穩定狀態檢測功能部23檢測出滾筒12的溫度為穩定狀態。對於與s13相關的處理和與s14相關的處理，其順序也可為與所述相反的順序。
PID控制裝置1在s13中檢測出滾筒12的溫度為振盪狀態時，第1更新功能部24進行第1更新處理以對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新（s15），並返回s11。而且，PID控制裝置1在s14中檢測出滾筒12的溫度為穩定狀態時，第2更新功能部25進行第2更新處理以對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新（s16），並返回s11。
在與s15相關的第1更新處理中，通過預定的計算式Q1、Q2、Q3，來分別算出在此時刻（當下時刻）存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數的P增益、I增益及D增益。計算式Q1是通過代入此時刻的冷卻器用PID參數的P增益、及此次（當前）的狀態檢測週期ft的期間內的滾筒12的溫度的變動幅度，來算出P增益的更新值。而且，計算式Q2是通過代入此時刻的冷卻器用PID參數的I增益、及此次的狀態檢測週期ft的期間內的滾筒12的溫度的變動幅度，來算出I增益的更新值。進而，計算式Q3是通過代入此時刻的冷卻器用PID參數的D增益、及此次的狀態檢測週期ft的期間內的滾筒12的溫度的變動幅度，來算出D增益的更新值。
第1更新功能部24將通過計算式Q1、Q2、Q3而算出的P增益、I增益及D增益作為冷卻器用PID參數而存儲到存儲部4中（對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新）。而且，計算式Q1是所算出的P增益的值（更新的P增益的值）比此時刻的P增益的值（即將更新之前的P增益的值）變小的計算式。當滾筒12的溫度的變動幅度大於第1幅度時，PID參數的P增益也是適當範圍的值，且是比適當範圍的中央值大的值。
而且，在與s16相關的第2更新處理中，通過預定的計算式R1、R2、R3，來分別算出在此時刻（當下時刻）存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數的P增益、I增益及D增益。計算式R1是通過代入此時刻的冷卻器用PID參數的P增益、及此次（當前）的狀態檢測週期ft的期間內的滾筒12的溫度的變動幅度，來算出P增益的更新值。而且，計算式R2是通過代入此時刻的冷卻器用PID參數的I增益、及此次的狀態檢測週期ft的期間內的滾筒12的溫度的變動幅度，來算出I增益的更新值。進而，計算式R3是通過代入此時刻的冷卻器用PID參數的D增益、及此次的狀態檢測週期ft的期間內的滾筒12的溫度的變動幅度，來算出D增益的更新值。
第2更新功能部25將通過計算式R1、R2、R3而算出的P增益、I增益及D增益作為冷卻器用PID參數而存儲到存儲部4中（對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新）。計算式R1是所算出的P增益的值（更新的P增益的值）比此時刻的P增益的值變大的計算式。當滾筒12的溫度的變動幅度小於第2幅度時，PID參數的P增益也是適當範圍的值，且是比適當範圍的中央值小的值。
PID控制裝置1在既未檢測出滾筒12的溫度為振盪狀態，且也未檢測出滾筒12的溫度為穩定狀態時，不對存儲在存儲部4中的冷卻器用PID參數進行更新（不進行與s15或s16相關的處理），而返回s11。
如此，本例的PID控制裝置1對於PID參數的值，不論是否偏離適當範圍，均在此時刻更新為更適當的值。因此，本例的PID控制裝置1能夠抑制PID參數的值偏離適當範圍的情況，並且，即使PID參數的值偏離適當範圍，也能夠立即更新為適當範圍的值。即，可實現PID參數的值偏離適當範圍的期間的縮短。而且，能夠提高擠出成形機11中的製品的生產效率，並且能夠抑制運行成本的增加。
另外，所述說明中，設為在s15及s16中不對加熱器用PID參數進行更新的結構進行了說明，但也可為與冷卻器用PID參數同樣地，也對加熱器用PID參數進行更新的結構。
而且，當在s4中算出的冷卻器15的操作量為0時，即，當從第2輸出部6輸出的對冷卻器15的操作量為0時，推測為對加熱器14的PID控制並不適當，因此可設為在s15及s16中不對冷卻器用PID參數進行更新的結構。同樣地，當在s3中算出的加熱器14的操作量為0時，即，當從第1輸出部5輸出的對加熱器14的操作量為0時，推測為對冷卻器15的PID控制並不適當，因此可設為在s15及s16中不對加熱器用PID參數進行更新的結構。
而且，所述說明中，是設為：在s15及s16中，分別更新冷卻器用PID參數的P增益、I增益及D增益，但也可為僅更新P增益而不對I增益及D增益進行更新的結構。
而且，所述說明中，是設為：當滾筒12的溫度既非振盪狀態也非穩定狀態時，不更新PID參數（冷卻器用PID參數及加熱器用PID參數），但也可設為此時也更新PID參數的結構。
而且，以進行加熱冷卻控制的PID控制裝置為例來對本申請發明進行了說明，但即使是對加熱或冷卻的其中之一進行PID控制的裝置，也能夠適用本申請發明。而且，本申請發明也能夠適用於控制對象並非溫度而是壓力或速度等的PID控制裝置。
1‧‧‧PID控制裝置
2‧‧‧控制部
3‧‧‧輸入部
4‧‧‧存儲部
5‧‧‧第1輸出部
6‧‧‧第2輸出部
11‧‧‧擠出成形機
12‧‧‧滾筒
13‧‧‧感測器
14‧‧‧加熱器
15‧‧‧冷卻器
21‧‧‧計測值獲取功能部
22‧‧‧振盪檢測功能部
23‧‧‧穩定狀態檢測功能部
24‧‧‧第1更新功能部
25‧‧‧第2更新功能部
26‧‧‧操作量計算功能部
ft‧‧‧狀態檢測週期
Max‧‧‧最大值
Min‧‧‧最小值
s1～s7、s11～s16‧‧‧步驟
圖1是表示本例的PID控制裝置的主要部分的結構的框圖。 圖2是表示本例的PID控制裝置的PID控制處理的流程圖。 圖3是表示本例的PID控制裝置的PID參數更新處理的流程圖。 圖4是對與是否為振盪（hunting）狀態的檢測相關的處理、及與是否為穩定狀態的檢測相關的處理進行說明的圖。

Claims (10)

  1. 一種比例積分微分控制裝置，包括： 一計測值獲取部，對計測一控制對象的一感測器的一感測信號進行處理，獲取所述控制對象的一計測值； 一存儲部，存儲所述控制對象的一目標值及一比例積分微分參數； 一操作量計算部，使用所述控制對象的所述計測值與所述控制對象的所述目標值的偏差、及所述比例積分微分參數，來算出一操作量； 一輸出部，輸出所述操作量計算部所算出的所述操作量； 一變動幅度檢測部，檢測所述控制對象的所述計測值的一變動幅度；以及 一更新部，根據所述變動幅度檢測部所檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度，來更新所述比例積分微分參數，其中 若所述變動幅度檢測部所檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度大於一第1幅度，則所述更新部進行一第1更新處理以對存儲在所述存儲部中的所述比例積分微分參數進行更新， 若所述變動幅度檢測部所檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度小於一第2幅度，則所述更新部進行一第2更新處理以對存儲在所述存儲部中的所述比例積分微分參數進行更新。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的比例積分微分控制裝置，其中所述第1幅度大於所述第2幅度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的比例積分微分控制裝置，其中所述第1更新處理是將與所述比例積分微分參數的比例控制相關的一比例增益更新為比當下時刻的所述比例增益小的值。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述的比例積分微分控制裝置，其中所述第2更新處理是將與所述比例積分微分參數的比例控制相關的一比例增益更新為比當下時刻的所述比例增益大的值。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述的比例積分微分控制裝置，其中所述操作量計算部算出對一加熱器的一操作量、及對一冷卻器的一操作量。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的比例積分微分控制裝置，其中， 所述存儲部將用於算出對所述加熱器的所述操作量的一加熱器用比例積分微分參數、及用於算出對所述冷卻器的所述操作量的一冷卻器用比例積分微分參數，作為所述比例積分微分參數而予以存儲， 所述更新部更新所述冷卻器用比例積分微分參數，不更新所述加熱器用比例積分微分參數。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的比例積分微分控制裝置，其中， 所述存儲部將用於算出對所述加熱器的所述操作量的一加熱器用比例積分微分參數、及用於算出對所述冷卻器的所述操作量的一冷卻器用比例積分微分參數，作為所述比例積分微分參數而予以存儲， 若從所述輸出部輸出的對所述冷卻器的所述操作量為0，則所述更新部不更新所述冷卻器用比例積分微分參數。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的比例積分微分控制裝置，其中， 所述存儲部將用於算出對所述加熱器的所述操作量的一加熱器用比例積分微分參數、及用於算出對所述冷卻器的所述操作量的一冷卻器用比例積分微分參數，作為所述比例積分微分參數而予以存儲， 若從所述輸出部輸出的對所述加熱器的操作量為0，則所述更新部不更新所述加熱器用比例積分微分參數。
  9. 一種比例積分微分控制方法，由電腦執行，其中所述比例積分微分控制方法包括： 一計測值獲取步驟，對計測一控制對象的一感測器的一感測信號進行處理，獲取所述控制對象的一計測值； 一操作量計算步驟，使用所述控制對象的所述計測值與存儲在一存儲部中的所述控制對象的一目標值的一偏差、及存儲在所述存儲部中的一比例積分微分參數，來算出一操作量； 一輸出步驟，由一輸出部輸出在所述操作量計算步驟中算出的所述操作量； 一變動幅度檢測步驟，檢測所述控制對象的所述計測值的一變動幅度；以及 一更新步驟，根據在所述變動幅度檢測步驟中檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度，來更新所述比例積分微分參數，其中所述更新步驟包括： 若在所述變動幅度檢測步驟中檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度大於一第1幅度，則進行一第1更新處理以更新存儲在所述存儲部中的所述比例積分微分參數， 若在所述變動幅度檢測步驟中檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度小於一第2幅度，則進行一第2更新處理以更新存儲在所述存儲部中的所述比例積分微分參數。
  10. 一種比例積分微分控制程式，是使電腦執行： 一計測值獲取步驟，對計測一控制對象的一感測器的一感測信號進行處理，獲取所述控制對象的一計測值； 一操作量計算步驟，使用所述控制對象的所述計測值與存儲在一存儲部中的所述控制對象的一目標值的一偏差、及存儲在所述存儲部中的比例積分微分參數，來算出一操作量； 一輸出步驟，由一輸出部輸出在所述操作量計算步驟中算出的所述操作量； 一變動幅度檢測步驟，檢測所述控制對象的所述計測值的一變動幅度；以及 一更新步驟，根據在所述變動幅度檢測步驟中檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度，來更新所述比例積分微分參數，其中所述更新步驟包括： 若在所述變動幅度檢測步驟中檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度大於一第1幅度，則進行一第1更新處理以更新存儲在所述存儲部中的所述比例積分微分參數， 若在所述變動幅度檢測步驟中檢測出的所述控制對象的所述計測值的所述變動幅度小於一第2幅度，則進行一第2更新處理以更新存儲在所述存儲部中的所述比例積分微分參數。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109247122B (zh) * 2018-08-17 2021-08-17 江苏大学 一种联合收割机脱分装置多信息融合系统和方法
CN109085750B (zh) * 2018-08-17 2021-07-16 江苏农牧科技职业学院 一种联合收割机脱分装置负荷反馈控制系统和方法
KR101987648B1 (ko) 2019-02-01 2019-06-12 (주)한빛산업 액츄에이터의 제어 방법
KR102014701B1 (ko) 2019-04-16 2019-08-27 (주)한빛산업 2차전지 전극코팅용 가변 액츄에이터 장치
CN114488774B (zh) * 2021-12-16 2022-09-27 上海中韩杜科泵业制造有限公司 Pid控制参数的获取方法、装置、设备及介质

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5572420A (en) * 1995-04-03 1996-11-05 Honeywell Inc. Method of optimal controller design for multivariable predictive control utilizing range control
US5742503A (en) * 1996-03-25 1998-04-21 National Science Council Use of saturation relay feedback in PID controller tuning
JP2005070940A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Yamatake Corp Ｐｉｄパラメータ調整装置
TW200712805A (en) * 2005-09-20 2007-04-01 Delta Electronics Inc Method for determining integration initial value of PID controller
JP2008165674A (ja) * 2007-01-04 2008-07-17 Fenwall Controls Of Japan Ltd Ｐｉｄ制御方法及びｐｉｄ制御装置
CN101286043A (zh) * 2007-04-13 2008-10-15 东京毅力科创株式会社 热处理装置、控制常数的自动调整方法和存储介质
CN100504672C (zh) * 2001-04-20 2009-06-24 本田技研工业株式会社 设备控制系统
US20100262289A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd Device utilizing a pid controller,control method thereof, and robot utilizing the controller
TW201144956A (en) * 2010-01-28 2011-12-16 Yamatake Corp Device and method for adjustment and support of pid
TW201229699A (en) * 2010-08-27 2012-07-16 Yamatake Corp Total energy suppression control device, total power suppression control device and method
CN103492962A (zh) * 2011-04-15 2014-01-01 株式会社明电舍 周期性扰动抑制设备和周期性扰动抑制方法
CN203838494U (zh) * 2012-10-17 2014-09-17 费希尔控制国际公司 用于限制电气动控制器中驱动值的变化的装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05108107A (ja) 1991-10-11 1993-04-30 Omron Corp 制御装置
JP2802460B2 (ja) 1992-04-11 1998-09-24 理化工業株式会社 加熱冷却調節計
US5359836A (en) * 1993-02-01 1994-11-01 Control Concepts, Inc. Agricultural harvester with closed loop header control
US5981118A (en) * 1997-04-11 1999-11-09 Fujitsu Ltd. Method for charged particle beam exposure with fixed barycenter through balancing stage scan
JPH11155294A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置
US7113834B2 (en) * 2000-06-20 2006-09-26 Fisher-Rosemount Systems, Inc. State based adaptive feedback feedforward PID controller
US6937909B2 (en) * 2003-07-02 2005-08-30 Johnson Controls Technology Company Pattern recognition adaptive controller
CN101118421A (zh) * 2007-09-13 2008-02-06 北京航空航天大学 基于自适应蚁群智能的非线性pid控制参数整定方法
JP5083611B2 (ja) * 2007-11-15 2012-11-28 オムロン株式会社 オートチューニング方法、温度調節器および熱処理装置
US7805207B2 (en) 2008-03-28 2010-09-28 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method and apparatus for adaptive parallel proportional-integral-derivative controller
JP5465515B2 (ja) * 2009-11-24 2014-04-09 株式会社鷺宮製作所 Ｐｉｄ制御装置及びｐｉｄ制御方法
JP5343955B2 (ja) 2009-12-25 2013-11-13 日本精工株式会社 モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
CN102298328A (zh) * 2011-07-13 2011-12-28 上海电力建设启动调整试验所 基于二进制蚁群算法的自适应pid控制器优化设计与整定方法
KR20140049726A (ko) * 2012-10-18 2014-04-28 삼성전기주식회사 모터의 제어장치 및 모터의 제어방법
JP5965830B2 (ja) * 2012-12-25 2016-08-10 アズビル株式会社 自動チューニング装置および方法
CN103105774B (zh) * 2013-01-30 2015-07-08 上海交通大学 基于改进的量子进化算法的分数阶pid控制器整定方法
JP6247746B2 (ja) * 2013-05-08 2017-12-13 ヴィジレント コーポレイションＶｉｇｉｌｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 環境に管理されるシステムにおける影響の学習
KR101606963B1 (ko) 2013-12-19 2016-03-28 삼성전기주식회사 광학식 손떨림 보정 장치의 액추에이터 제어 장치, 방법 및 이를 이용한 광학식 손떨림 보정 장치
JP6220699B2 (ja) * 2014-02-24 2017-10-25 株式会社堀場エステック 流量制御装置及び流量制御装置用プログラム
JP2016004377A (ja) 2014-06-16 2016-01-12 旭化成エレクトロニクス株式会社 線形運動デバイス制御回路

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5572420A (en) * 1995-04-03 1996-11-05 Honeywell Inc. Method of optimal controller design for multivariable predictive control utilizing range control
US5742503A (en) * 1996-03-25 1998-04-21 National Science Council Use of saturation relay feedback in PID controller tuning
CN100504672C (zh) * 2001-04-20 2009-06-24 本田技研工业株式会社 设备控制系统
JP2005070940A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Yamatake Corp Ｐｉｄパラメータ調整装置
TW200712805A (en) * 2005-09-20 2007-04-01 Delta Electronics Inc Method for determining integration initial value of PID controller
JP2008165674A (ja) * 2007-01-04 2008-07-17 Fenwall Controls Of Japan Ltd Ｐｉｄ制御方法及びｐｉｄ制御装置
CN101286043A (zh) * 2007-04-13 2008-10-15 东京毅力科创株式会社 热处理装置、控制常数的自动调整方法和存储介质
US20100262289A1 (en) * 2009-04-10 2010-10-14 Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd Device utilizing a pid controller,control method thereof, and robot utilizing the controller
TW201144956A (en) * 2010-01-28 2011-12-16 Yamatake Corp Device and method for adjustment and support of pid
TW201229699A (en) * 2010-08-27 2012-07-16 Yamatake Corp Total energy suppression control device, total power suppression control device and method
CN103492962A (zh) * 2011-04-15 2014-01-01 株式会社明电舍 周期性扰动抑制设备和周期性扰动抑制方法
CN203838494U (zh) * 2012-10-17 2014-09-17 费希尔控制国际公司 用于限制电气动控制器中驱动值的变化的装置

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